De in Harbin geboren Shen begon als soloschaatser. In 1992 werd ze aan haar schaatspartner Zhao Hongbo gekoppeld, nadat zijn vorige partner stopte met schaatsen. Hun toenmalige coach Yao Bin maakte bij de WK 1980 deel uit van de eerste Chinese delegatie op de wereldkampioenschappen kunstschaatsen. Shen en Zhao speelden in de beginjaren van hun sportieve carrière geen grote rol bij de internationale kampioenschappen, maar eindigden in 1998 tijdens de Olympische Winterspelen in Nagano op de vijfde plaats. In 1999 wonnen ze de zilveren medaille bij de WK, gevolgd door nogmaals zilver bij de WK 2000 en brons bij de WK 2001.
Bij de WK 2002 werden Shen en Zhao als eerste Chinese paarrijders wereldkampioen bij het kunstschaatsen. In 2003 en 2007 wonnen ze eveneens de gouden medaille op de WK. Tijdens een training scheurde Zhao in augustus 2005 zijn achillespees. Hij was daardoor maanden uit de running. Vlak voor de Olympische Winterspelen in Turijn nam het stel weer deel aan wedstrijden. In 2007 trokken ze zich terug uit de competitie, om in het olympische seizoen 2009-10 terug te keren. Bij de Olympische Winterspelen 2010 in Vancouver veroverden Shen en Zhao, na olympisch brons in 2002 en 2006, de gouden medaille. Vlak erna stopten ze definitief.
Shen en Zhao trouwden in 2007. In 2013 werd hun dochter geboren.[2]